CN102121861A

CN102121861A - 一种卸载缓冲拉力的装置

Info

Publication number: CN102121861A
Application number: CN 201010591256
Authority: CN
Inventors: 张军; 马飞; 钱敏
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102121861B

Abstract

本发明一种卸载缓冲拉力的装置属于传感测控装置领域，特别涉及火箭发动机推力测试系统的静态标定装置。本装置采用内外双重压弹簧作为卸载缓冲元件，装置由圆筒、上盖、基座、内弹簧、外弹簧、液压缸支撑法兰、连接螺栓组成，作为支撑用的液压缸支撑法兰，是一种开有中心通孔的阶梯状回转体结构，基座是一种外表面攻有螺纹，并开有基座中心通孔的结构，本发明实现了对工作传感器原位校准时所加载力的全部卸载，并有效地缓冲了卸载瞬间加载力对测试系统和液压加载系统的力冲击，避免了液压油泄漏，同时使卸载稳定，能够准确地进行回程校准；该装置适应性比较强，使用范围比较广，具有一定的推广使用价值。

Description

一种卸载缓冲拉力的装置

技术领域

本发明属于传感测控装置领域，特别涉及火箭发动机推力测试系统的静态标定装置。

背景技术

姿控火箭发动机用于航天器的轨道转移、末速修正和姿态控制，广泛用于卫星、火箭及多级运载器等。对其推力的准确测量有助于发动机性能的提高，而测量系统中工作传感器的原位校准是保证准确测量的前提条件。

目前国内外对火箭发动机推力的测试做了大量研究，也提出了多种测试系统。每一种测试系统都重点设计了工作传感器的原位校准装置。2005年国防科技大学博士生李海涛在其博士毕业论文“火箭发动机推力矢量测量理论、方法与自动测试技术研究”第46页提出了一种自动液压原位校准系统，加载卸载过程全部液压控制，优点是可实现稳定加载卸载，自动化程度高，缺点是系统复杂，成本高，中间环节多，累积误差比较大；《大连理工大学学报》2009年7月第49卷第4期刊出的文章“小力值火箭发动机推力测量静态标定装置研制”针对其自身液压加载装置提出在移动缸体端部加一预紧弹簧，优点利用弹簧力可以克服液压加载装置内部的摩擦阻力，使测试装置恢复初始加载状态，缺点是卸载瞬间弹簧力加剧了卸载引起的力冲击，导致液压油泄露。并且回程力值不稳定，只能用于升程校准，准确回程校准难以实现，不能有效减小回程误差。

发明内容

本发明所要解决的技术难题是克服上述现有技术的缺陷，针对自主设计的液压加载装置，为解决卸载过程中液压加载装置难以克服其内部摩擦而不能自动复位、卸载瞬间力冲击大以及无法实现准确回程校准等问题发明了一种卸载缓冲拉力的装置。该装置以内外双重弹簧为卸载缓冲元件，特点是体积小，结构简单，成本低，操作方便，功能性较强。

本发明采用的技术方案是：一种卸载缓冲拉力的装置，该装置采用内外双重压弹簧作为卸载缓冲元件，装置由圆筒1、上盖2、基座3、内弹簧4、外弹簧5、液压缸支撑法兰6及连接螺栓7组成。作为支撑用的液压缸支撑法兰6，是一种开有中心通孔v的阶梯状回转体结构，其上留有小凸台u，在液压缸支撑法兰上表面f上开有环形槽y，并在其上均匀布置了6个螺纹孔g，安装凸台j上均匀布置4个阶梯孔i，底端中心开有液压缸支撑孔h；基座3是一种外表面攻有螺纹p，并开有基座中心通孔c的结构，基座底端留有基座安装凸台n，并在该凸台上均匀布置6个连接孔e，通过连接螺栓7与液压缸支撑法兰6固定连接；内弹簧4套在液压缸支撑法兰小凸台u上，底端与内弹簧支撑面x接触；圆筒1是一种开有圆筒孔s，底端留有圆筒边沿凸台o的圆柱状结构，圆筒底端内表面车有30°锥面w，将其套在内弹簧4上，弹簧顶端与圆筒上端内表面t接触；外弹簧5套在圆筒1上，底端与外弹簧支撑面d接触；上盖2的上端中心具有上盖通孔r，在其上端外表面均匀布置3个上盖小孔q，上盖2的下端车有内螺纹孔b，上盖2与基座3通过螺纹固连；拉杆8由上向下依次穿过圆筒1的圆筒孔s，液压缸支撑法兰6的中心通孔v安装到该装置上。

本发明的显著效果是：加载过程中，在拉力F作用下，圆筒1进入环形槽y，内弹簧4受压，外弹簧5得到释放；卸载过程中，内弹簧4在其自身弹性恢复力作用下伸长，弹性力作用到拉杆轴肩a上，将加载力全部卸载掉，此时，外弹簧5被压缩，将起到缓冲力冲击的作用，使力卸载稳定，能够实现准确的回程校准。本发明实现了对工作传感器原位校准时所加载力的全部卸载，并有效地缓冲了卸载瞬间加载力对测试系统和液压加载系统的力冲击，避免了液压油泄漏，同时使卸载稳定，能够准确地进行回程校准。

附图说明

图1为卸载缓冲装置三维图，图2为卸载缓冲装置装配示意图，图3为工作传感器原位校准系统简图。其中：1-圆筒；2-上盖；3-基座；4-内弹簧；5-外弹簧；6-液压缸支撑法兰；7-连接螺栓；8-拉杆；a-拉杆轴肩；b-内螺纹孔；c-基座中心通孔；d-外弹簧支撑面；e-连接孔；f-液压缸支撑法兰上表面；g-螺纹孔；h-液压缸支撑孔；i-阶梯孔；j-安装凸台；k-定位面；m-定位凸台；n-基座安装凸台；o-圆筒边沿凸台；p-螺纹；q-上盖小孔；r-上盖通孔；s-圆筒孔；t-圆筒上端内表面；u-小凸台；v-中心通孔；孔；w-30°锥面；x-内弹簧支撑面；y-环形槽；F-拉力。

具体实施方式

结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式，如图1，2所示，液压缸支撑法兰6作为支撑件，安装时，基座3通过均布的6个螺栓7与液压缸支撑法兰6刚性连接；内弹簧4作为卸载元件套在液压缸支撑法兰小凸台u上，底端与内弹簧支撑面x接触；圆筒1是直接受力元件套在内弹簧4上，弹簧顶端与圆筒上端内表面t接触；外弹簧5作为缓冲元件套在圆筒1上，底端与外弹簧支撑面d接触；上盖2穿过上盖通孔r套在圆筒1上，通过螺纹连接，把上盖2和基座3连接在一起，并使用扳手根据所需要的预紧力通过上盖小孔q把弹簧预紧，该过程中，上盖2挤压外弹簧5，外弹簧5挤压外弹簧支撑面d，圆筒1产生位移，使内弹簧4受压，继续预紧，圆筒1将进入环形槽y；最后将拉杆8从上到下依次穿过圆筒孔s，中心通孔v，安装到该装置上。安装完成后，将整套卸载缓冲拉力的装置11安装到测试系统的支撑架14上，通过液压缸支撑法兰6的定位凸台m和定位面k定位，穿过阶梯孔i的螺栓将其紧固在支撑架14上。拉杆8一端与标准拉压力传感器12左端相连，另一端在锁紧螺母9作用下与液压缸10尾部固连，如图3所示。

火箭发动机推力测试系统中工作传感器原位校准时，通过液压加载装置产生拉力F，拉力F推动液压缸10水平向左发生微小移动，与其固连的拉杆8也随之左移，拉杆8带动标准拉压力传感器12，标准拉压力传感器12右端通过拉杆13与工作传感器15相连，工作传感器15与火箭发动机16直接相连。移动一定程度后，两传感器对同一力值产生输出，以此来校准工作传感器15。一次校准完成后，卸载时由于液压缸10内部摩擦，加载力不能完全被卸载，并且卸载瞬间对测试系统和液压加载系统的力冲击大，导致液压油泄漏，无法实现稳定卸载和准确地回程校准，因此需要一种拉力的卸载缓冲装置。

本装置以内外双重压弹簧为卸载缓冲元件，加载过程中，拉杆轴肩a挤压圆筒1，压缩内弹簧4，内弹簧4和圆筒1产生位移，圆筒1移动进入环形槽y，此时外弹簧5被释放，但要求圆筒1最大工作行程不大于外弹簧5预压变形量；卸载过程中，拉杆8拉力瞬间大幅度降低，受压的内弹簧4在自身弹性力作用下有恢复到初始状态的趋势，弹性力通过圆筒1作用到拉杆轴肩a上，根据需要，设计内弹簧4在其恢复力作用下足以推动拉杆8恢复到初始状态。此时，外弹簧5会受压，阻止力的恢复，但因刚度比内弹簧4小，所以不会影响拉杆8的恢复，反而能够起到缓冲冲击，使卸载稳定的作用，能够实现准确地回程校准。

本装置安装在火箭发动机推力测试系统工作传感器的原位校准装置中，通过实验验证，不仅能够实现将加载力值全部卸载，同时有效地缓冲了卸载瞬间引起的力冲击，使卸载稳定，实现了准确地回程校准。

该装置可根据实际需要自行设计内外弹簧的中径、刚度、弹簧丝直径等参数，圆筒、上盖、基座、液压缸支撑法兰相关尺寸也做出相应改变，适应性比较强，使用范围比较广，具有一定的推广使用价值。

Claims

1.一种卸载缓冲拉力的装置，其特征在于，该装置采用内外双重压弹簧作为卸载缓冲元件，装置由圆筒(1)、上盖(2)、基座(3)、内弹簧(4)、外弹簧(5)、液压缸支撑法兰(6)及连接螺栓(7)组成；作为支撑用的液压缸支撑法兰(6)，是一种开有中心通孔(v)的阶梯状回转体结构，其上留有小凸台(u)，在液压缸支撑法兰上表面(f)上开有环形槽(y)，并在其上均匀布置了6个螺纹孔(g)，安装凸台(j)上均匀布置4个阶梯孔(i)，底端中心开有液压缸支撑孔(h)；基座(3)是一种外表面攻有螺纹(p)，并开有基座中心通孔(c)的结构，基座底端留有基座安装凸台(n)，并在该凸台上均匀布置6个连接孔(e)，通过连接螺栓(7)与液压缸支撑法兰(6)固定连接；内弹簧(4)套在液压缸支撑法兰小凸台(u)上，底端与内弹簧支撑面(x)接触；圆筒(1)是一种开有圆筒孔(s)，底端留有圆筒边沿凸台(o)的圆柱状结构，圆筒底端内表面车有30°锥面(w)，将其套在内弹簧(4)上，弹簧顶端与圆筒上端内表面(t)接触；外弹簧(5)套在圆筒(1)上，底端与外弹簧支撑面(d)接触；上盖(2)的上端中心具有上盖通孔(r)，在其上端外表面均匀布置3个上盖小孔(q)，上盖(2)的下端车有内螺纹孔(b)，上盖(2)与基座(3)通过螺纹固连；拉杆(8)由上向下依次穿过圆筒(1)的圆筒孔(s)，液压缸支撑法兰(6)的中心通孔(v)安装到该装置上。